Sensores de control de temperatura de transformadores de tipo seco

发布时间：7 de agosto de 2025 08:48:29

Los transformadores de tipo seco se utilizan ampliamente en los sistemas de distribución de energía, plantas industriales y otros escenarios debido a su refrigeración sin aceite, estructura compacta, fácil mantenimiento y otras características. Sin embargo, sus devanados, núcleo de hierro y otros componentes en funcionamiento se deberán a la pérdida de calor, si la temperatura es demasiado alta se acelerará el envejecimiento del aislamiento (o incluso ruptura), y en casos graves, provocar un incendio.Sensores de control de temperaturaComo componente central de la monitorización del estado de los transformadores de tipo seco, la capacidad de captar los cambios de temperatura en tiempo real y proporcionar una alerta temprana es la clave para garantizar el funcionamiento seguro del equipo.

I. Necesidad de controlar la temperatura de los transformadores de tipo seco

Los materiales de aislamiento para transformadores en seco (por ejemplo, resina epoxi, papel Nomex, etc.) tienen límites de tolerancia de temperatura definidos (por ejemplo, temperatura máxima admisible 155 °C para aislamiento de clase F, 180 °C para clase H). Si la temperatura supera el valor límite

 

  • La resistencia mecánica y la resistencia eléctrica del material aislante se reducen considerablemente, y la esperanza de vida se acorta drásticamente (por cada 10 °C de aumento de la temperatura, la esperanza de vida puede reducirse a la mitad);
  • La resistencia del bobinado aumenta y las pérdidas aumentan aún más, lo que crea un círculo vicioso de "sobrecalentamiento - aumento de las pérdidas - más sobrecalentamiento";
  • Los casos extremos pueden provocar accidentes como cortocircuitos en los devanados e incendios.

 

Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura de las piezas clave en tiempo real a través de sensores para proporcionar datos de apoyo para el control de la disipación de calor (por ejemplo, poner en marcha el ventilador) y la advertencia de fallos.

En segundo lugar, tipos y características de los sensores de control de temperatura más comunes

Los sensores de control de temperatura de transformadores de tipo seco deben adaptarse a susAlta interferencia electromagnética, polvoriento, espacio compactoA continuación se enumeran los tipos habituales de entornos operativos:

1. Sondas de resistencia de platino (Pt100/Pt1000)

teoría: Basándose en la propiedad de la resistencia del metal de platino de cambiar con la temperatura (resistencia de 100Ω/Pt100 o 1000Ω/Pt1000 a 0°C, la linealidad de la resistencia aumenta a temperaturas más altas), la temperatura se convierte midiendo el valor de la resistencia.
especificidades::

  • Alta precisión (error generalmente ≤±0,1℃~±0,5℃), buena linealidad, adecuado para la monitorización de alta precisión;
  • Tiempo de respuesta más rápido (milisegundos), gran estabilidad y larga vida útil (hasta más de 10 años);
  • Requiere conexión directa al circuito de medición (transmisión por cable) y es susceptible a las interferencias electromagnéticas (requiere blindaje).
    Escenarios aplicablesLa medición de la temperatura por contacto directo de las partes críticas de los devanados y núcleos de transformadores de tipo seco es el tipo más utilizado.

2. Sondas termopares

teoríaLa diferencia de temperatura entre dos metales diferentes (por ejemplo, NiCr-NiSi tipo K, Fe-Cu tipo J) que forman un circuito cerrado genera un potencial termoeléctrico (efecto Seebeck), que se convierte en temperatura mediante el valor del potencial.
especificidades::

 

  • Amplio rango de medición de temperatura (-200℃~1300℃), que puede adaptarse al escenario de alta temperatura de sobrecarga de corta duración del transformador de tipo seco;
  • Estructura sencilla, bajo coste, resistente a vibraciones y golpes;
  • Menor precisión (error ±1℃~±3℃), requiere compensación del extremo frío (la temperatura ambiente afecta a la medición) y la linealidad es peor que la de la resistencia de platino.
    Escenarios aplicablesControl de temperatura para necesidades que no sean de alta precisión, como núcleos de hierro, carcasas, etc., o como sensor de reserva para resistencias de platino.

3. Sensores infrarrojos (sin contacto)

teoríaLa temperatura de la superficie se obtiene detectando la energía de la radiación infrarroja emitida por la superficie del objeto (según la ley de Planck).
especificidades::

 

  • Medición sin contacto, sin conexión directa al aparato y sin comprometer el aislamiento;
  • Su instalación flexible permite supervisar superficies de bobinado, carcasas y otras zonas de difícil acceso;
  • No es posible medir la temperatura interna porque se ve afectada por el entorno (por ejemplo, el polvo y el vapor de agua absorben la radiación infrarroja y el error puede alcanzar ±2℃~±5℃).
    Escenarios aplicablesSensor de temperatura de superficie: Complementario a los sensores de contacto para controlar la temperatura global de la superficie del transformador o en zonas en las que no es conveniente instalar sensores de contacto.

4. Sensores de fibra óptica

teoría: Al utilizar fibras ópticas para transmitir señales ópticas, la señal de temperatura se convierte en un cambio en la longitud de onda de la luz gracias a la propiedad del índice de refracción del material de la fibra (por ejemplo, fibra fluorescente) de cambiar con la temperatura y, a continuación, el equipo de demodulación restablece la temperatura.
especificidades::

 

  • Extremadamente resistente a las interferencias electromagnéticas (la fibra óptica no es conductora), adecuado para el lado de alta tensión de transformadores de tipo seco y entornos electromagnéticos fuertes;
  • Resistente a la corrosión, resistente a la alta presión (puede incrustarse en el interior del bobinado), alta precisión de medición (error ≤ ± 0,5 ℃);
  • Mayor coste, fibras ópticas fáciles de romper (necesitan medidas de protección), equipos de demodulación complejos.
    Escenarios aplicablesTransformadores de alta tensión de tipo seco, aplicaciones sensibles a las interferencias electromagnéticas o en las que es necesario incorporar un control de alta precisión en el interior del devanado.

En tercer lugar, la posición de instalación del sensor

Distribución desigual de la temperatura en transformadores de tipo seco.Bobinados (especialmente puntos calientes), núcleos, entornoSe trata de un punto de control básico y el lugar de instalación debe seleccionarse en función de los objetivos de control:

 

punto de control Objetivo del control Tipos de sensores recomendados Instalación
Punto caliente sinuoso Refleja la posición de sobrecalentamiento más peligrosa (temperatura más alta) Pt100 (preinstalado), fibra óptica Fabricado para ser empotrado en el interior del bobinado (sin dañar el aislamiento)
Superficie de bobinado Ayuda a determinar las tendencias generales de calefacción Pt100 (adhesivo), infrarrojos Adherencia a la superficie del bobinado (se requiere cola aislante para la fijación)
núcleo de hierro Control del sobrecalentamiento causado por las pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo de hierro Termopar, Pt100 Fijación a las abrazaderas o superficies del núcleo
temperatura ambiente Ayuda a determinar las condiciones de disipación del calor (por ejemplo, temperatura ambiente elevada). Pt100, termopar Instalado en el ambiente 1~2m alrededor del transformador.

IV. Factores clave para la selección

La selección del sensor debe combinarse con el modelo de transformador de tipo seco, el entorno operativo y los requisitos de precisión de un juicio exhaustivo:

 

  1. Temperatura: Debe cubrir la temperatura normal de funcionamiento del equipo (30℃~120℃) y la temperatura de sobrecarga a corto plazo (por ejemplo, superior a 150℃);
  2. precisoControl del punto caliente del bobinado dentro de un margen de ±0,5°C (por ejemplo, Pt100, fibra óptica), el control ambiental puede relajarse hasta ±2°C;
  3. capacidad antiinterferenciasSe prefieren sensores de fibra óptica en el lado de alta presión para entornos electromagnéticos fuertes, y Pt100 (blindados) en el lado de baja presión;
  4. Compatibilidad de instalaciónLas bobinas empotradas deben seleccionarse de sensores miniaturizados y bien aislados (por ejemplo, Pt100 con un diámetro de ≤3mm) para evitar dañar el aislamiento;
  5. estabilidadRequisitos de resistencia a las vibraciones, al polvo y a la humedad (por ejemplo, clasificación IP65) y esperanza de vida ≥ 5 años.

V. Componentes del sistema de control de la temperatura

Los sensores son componentes frontales de "detección" que necesitan trabajar con sistemas back-end para lograr una funcionalidad de supervisión completa:

 

  • Módulo de adquisición de datosConvierte las señales de los sensores (resistencia, potencial, señales luminosas) en señales digitales;
  • Unidad de visualización y alarmaVisualización en tiempo real del valor de temperatura, y aviso mediante sonido y luz, SMS, etc. cuando se supera el límite;
  • módulo de controlConexión de dispositivos de refrigeración (por ejemplo, ventiladores) para iniciar automáticamente la refrigeración cuando la temperatura es demasiado alta.

resúmenes

La función principal de los sensores de control de temperatura de transformadores de tipo seco es la "detección temprana, alerta temprana", los diferentes tipos de sensores tienen sus propias ventajas y desventajas:Pt100La mejor relación calidad-precio y adecuado para la mayoría de los escenarios;Sensores de fibra ópticaEs la primera opción para entornos electromagnéticos intensos;sensor de infrarrojosAdecuado para la supervisión suplementaria. En la práctica, a menudo se utiliza una combinación de "contacto + sin contacto", teniendo en cuenta la precisión y la seguridad, y proporcionando una garantía fiable para el funcionamiento estable de los transformadores de tipo seco.